哲學對科學家有用嗎？

哲學對科學家有用嗎？（2018）

Ping Ao（敖平）

上海大學物理系、上海定量生命科學中心，中國上海 200444

這無疑是一個會讓物理學家尤其、也讓科學家整體都產生分歧的問題。正因為意識到這一點，我想以一位杰出物理學家的成功學術道路作為一個正面例子，并結合我自己微不足道的親身經歷加以補充。我確實希望，這樣一點討論，在中國當前較為浮躁的科研狀態下，會是有益的。

Anthony J. Leggett 目前同時擔任美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校和中國上海交通大學的物理學教授。他因在超流理論方面的工作獲得 2003 年諾貝爾物理學獎。長期以來，他始終在提出尖銳而深刻的問題，這與他本科階段在英國牛津大學接受的哲學訓練密切相關——當時他的好奇心尚未被物理學/科學喚起，最初志向也并不在物理或科學；也就是說，他是在完成文學學位之后才開始學習物理的。

顯然，他迄今為止的成功在很大程度上得益于這段經歷——他曾說，在哲學訓練中學到的兩種思維工具對他幫助極大：一是如何清楚地陳述一個問題，二是如何判斷一個論斷是否有效。除了在超流領域的成就之外，他關于宏觀量子現象的工作也對相關領域產生了深遠影響[1–3]。盡管他已經像愛因斯坦、薛定諤等人一樣，是量子物理方面的世界級專家，但他始終深切關注量子力學的基礎問題，并不斷推動我們理解的邊界。正如他常說的，量子力學不僅僅是一個理論；任何有助于將其闡明的努力，始終都是必要的。

Leggett 也一直努力讓自己冷靜而審慎的思想能夠為更廣泛的讀者所理解。他那謙遜樸實的名字 Tony，在學生、同事以及一般熟人中同樣廣為人知。他的科普著作 《物理學的問題》[4] 比霍金的 《時間簡史》[5] 還早出版一年，而其中討論的許多問題至今仍然懸而未決。細心的讀者很容易從這兩本科普名著中發現兩種相反的哲學傾向：《物理學的問題》 采取的是一種積極的態度，而 《時間簡史》 所假定的則是一種消極的態度。后者清楚展現了一些物理學家在物理學巨大成功加持下所擁有的強烈自信。作為一名物理學家，我當然樂于看到這種令人安心的觀點。然而，作為一名嚴肅的前沿研究者，也許前一種更為冷靜的態度，反而更能引領我們走向新的發現，乃至范式轉移。

不用說，Tony 從與青年科學家以及各類學生的交流中獲得了極大的快樂。比如，過去幾年里，他每年都在中國上海為本科生和研究生開設一門關于超導與超流的課程。不出所料，連教授們也會來旁聽這門課。他還會抽時間與世界各地的小學、初中和高中學生交流；僅在中國，就從甘肅“偏遠”西部的平涼二中，到江蘇“精致”東部的蘇州北美高中，鼓勵并培育年輕而正在發展的心智中的好奇心。他的口頭禪通常是：沒有愚蠢的問題。 我至今還清楚記得，在我西雅圖的家中，我還在上小學的女兒曾向他解釋黑洞是如何形成的那一幕。

憑借其深厚的專業造詣和 60 年的研究經驗，今年 1 月，Tony 在上海交通大學就凝聚態物理的未來作了一場富有洞見、富于挑戰且著眼未來的報告。我們對他那種既批判又建設性的思維印象極深。在我看來，他所使用的“崎嶇海岸”隱喻，以及把開放的物理問題分為三類的方式，今后必將繼續激勵我們所有人的研究。它們提醒我們：前方仍有尚未探明的深水區；對于某些問題，我們甚至并不知道它們的“哈密頓量”或“拉格朗日量”是什么——而這些本是典型物理學方法的出發點。盡管日程繁忙，Tony 還是欣然答應把那場演講整理成文，也就是本期中的那篇文章[6]；這無疑會使我們大大受益。我也真誠感謝 Science Bulletin 邀請發表他的演講：這是為我們的科學共同體做了一件好事。

作為他的學生，我當然同意 Tony 的看法：恰當的哲學訓練極有幫助。不過，這種態度所衍生出的追問風格，對我而言既是福，也是苦。苦的一面在于：我許多經過艱苦努力、有時甚至耗費數月才得到的結果，往往連他頭幾分鐘的提問都經不起，討論也就到此為止，直到下一次我自認為已經能夠回應他的問題。至于那些最終經得起他“拷問”的結果，他通常也不愿意在論文上署名為合作者，即使那項研究原本可能正是由他發起的——因為他希望把更多榮譽留給學生或博士后。比如，我學生時期最好的工作之一，是關于耗散能級交叉問題的研究；這一問題是許多領域中的原型問題，從生物學、化學、凝聚態物理到天體物理皆然。那篇論文發表時，Tony 并未列名共同作者[7]。

不過，這也帶來一個缺點——這個問題至今在許多領域仍然非常相關，但近年來許多相關論文的作者并不知道我們——一個貧窮的學生和一個貧窮的博士后。另一方面，它的益處也同樣明顯，至少對我來說如此：經歷這樣的智識體操，為我在自己的工作中建立了一種堅實的自信基礎，使我不會被表面的外部看法，甚至偶爾那些深刻而內部性的批評輕易左右。在這里，我想舉出上海定量生命科學中心的兩個例子來說明這一點：一個是關于非平衡過程一種全新且有力的表述，另一個是關于癌癥機制，這兩者分別討論于兩篇隨筆中[8,9]。

最后，借此機會，我們一起祝賀 Tony 八十壽辰，并祝愿他今后歲月里更加成果豐碩。

利益沖突

作者聲明不存在利益沖突。

參考文獻

[1] Caldeira AO, Leggett AJ. 耗散系統中的量子隧穿. Annals of Physics, 1983;149:374.

[2] Leggett AJ, Garg A. 量子力學 versus 宏觀實在論：如果沒有人看，磁通還在那里嗎？ Physical Review Letters, 1985;54:857.

[3] Leggett AJ, Chakravarty S, Dorsey AT, 等. 耗散二態系統的動力學. Reviews of Modern Physics, 1987;59:1.

[4] Leggett AJ. 物理學的問題. 牛津大學出版社, 1987.

[5] Hawking S. 時間簡史. 劍橋大學出版社, 1988.

[6] Leggett AJ. 對凝聚態物理過去、現在與未來的思考. Science Bulletin, 2018;63:1019–22.

[7] Ao P, Rammer J. 耗散環境中二態系統的量子動力學. Physical Review B, 1991;43:5397.

[8] Ao P. 為什么時間不同于其他維度？ 中國科學通報, 2018;63:119（中文）.

[9] Zhu XM, Ao P. 干細胞是否是一切癌癥的核心？ 中國科學通報, 2018;63:1076（中文）.

作者簡介

敖平，上海大學長江學者教授，1983 年畢業于北京大學。之后通過李政道發起的 CUSPEA 項目進入美國伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校研究生院學習。在 A. J. Leggett 指導下研究宏觀量子現象并獲得物理學博士學位；隨后在 D. J. Thouless 指導下從事關于拓撲缺陷動力學的博士后研究。目前他的研究興趣橫跨生物學、工程學、醫學和物理學。